Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Моделирование работы ЭВМ. 3

Кафедра__Информационные системы и защита информации__

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине: «Моделирование систем»

по теме: «Моделирование работы ЭВМ»

Выполнил: студент группы

Ф.И.О.__________________

Проверил:

Ф.И.О._________________

Петушки 2010г.

Содержание

Аннотация………………………………………………………………….3

Введение……………………………………………………………………4

Основная часть……………………………………………………………5

1. Задание…………………………………………………………………5

2. Структурная схема модели системы………………………………6

3. Блок-схема…………………………………………………………….7

4. Листинг программы………………………………………………….8

5. Описание листинга программы…………………………………...10

6. Результаты моделирования………………………………………..11

Заключение……………………………………………………………….13

Список литературы………………………………………………………14

Приложение……………………………………………………………….15

Аннотация

В данной курсовой работе была поставлена цель: смоделировать

работу ЭВМ с подключенными к ней четырмя терминалами, также необходимо найти загрузку процессора, вероятности простоя терминалов и частоту одновременного выполнения трансляции с трех терминалов.

Описывается процесс моделирования работы ЭВМ при помощи языка моделирования GPSS/РС для WINDOWS,в результате чего, получены результаты моделирования.

Введение

В настоящее время полное исследование автоматизированных систем обработки информации и управления на всех этапах разработки невозможно без использования метода моделирования на ЭВМ. Для решения задач по моделированию систем нужно уметь ставить и проводить имитационные эксперименты с моделями процессов функционирования систем на современных ЭВМ для оценки вероятностно – временных характеристик систем.

Данная курсовая работа предназначена для практического усвоения основных разделов дисциплины «Моделирование систем», закрепления знаний по математическим методам и программным средствам системного моделирования, развития практических навыков комплексного решения задач исследования и проектирования систем на современных ЭВМ.

В данное время существует множество различных методов для решения задачи данной мне в качестве курсового задания и ей подобных. Все методы представлены в виде программного обеспеченья для ЭВМ. Выбор языка имитационного моделирования дискретных систем GPSS\PC обусловлен тем, что в данное время он является наиболее популярным и эффективным программным средством, а синтаксис этого языка позволяет без особых проблем смоделировать данную задачу.

Система GPSS (General Purpose System Simulator) предназначена для написания имитационных моделей систем с дискретными событиями. Наиболее удобно в системе GPSS описываются модели систем массового обслуживания, для которых характерны относительно простые правила функционирования составляющих их элементов.

К другим методам относятся такие языки моделирования как Stratum, он позволяет представлять группу моделируемых блоков и связей между ними визуально, но описание данной задачи может потребовать немало усилий и выглядеть громоздко. Также методам моделирования можно отнести языки программирования высокого уровня, такие как С++ или Delphi, но их программный код довольно сложен . Исходя из этого, для решения своей задачи я выбрал язык GPSS\PC для MS Windows.

Основная часть

1.Задание

ЭВМ подключено четыре терминала, с которых осуществляется решение задач. По команде с терминала выполняют операции редактирования, трансляции, планирования и решения. Причем, если хоть один терминал выполняет планирование, остальные вынуждены простаивать из-за нехватки оперативной памяти. Если два терминала выдают требование на решение, то оставшиеся два простаивают, и если работают три терминала, выдающих задания на трансляцию, то оставшийся терминал блокируется. Интенсивности поступления задач различных типов равны. Задачи одного типа от одного терминала поступают через экспоненциально распределенные интервалы времени со средним значением 160 с. Выполнение любой операции длится 10 с.
Смоделировать работу ЭВМ в течение 4 ч. Определить загрузку процессора, вероятности простоя терминалов и частоту одновременного выполнения трансляции с трех терминалов.

2. Структурная схема модели системы

Прежде чем начать моделирование системы необходимо определиться с тем, какие элементы входят в её состав. Согласно условию задания можно составить схему вычислительной системы для визуальной представления поставленной задачи:

Рис. 1. Структурная схема вычислительной системы в символике Q-схем

Опишем используемые блоки:

И – источник заданий (транзактов)(терминалы-1,2,3,4);

О – неограниченная очередь, в которой хранятся транзакты пока обрабатывающее устройство занято(очередь наЭВМ,очередь на терминалы);

К – обрабатывающее устройство – ЭВМ;

4. Листинг программы

Проанализировав структурную схему (Рис.1) составим программу в соответствии с синтаксисом языка GPSS\PC получим:

NAK_PRO STORAGE 4

PROST_1 VARIABLE (X10/X20)/4

PROST_2 VARIABLE (X11/X21)/4

PROST_3 VARIABLE (X12/X22)/4

PROST_4 VARIABLE (X13/X23)/4

TRNTION VARIABLE (X$TRNTION/2)/14400

FREGUEN TABLE AC1,800,800,18

EXPON FUNCTION RN1,C24

0,0/.100,.104/.200,.222/.300,.355/.400,.509

.500,.690/.600,.915/.700,1.200/.750,1.380

.800,1.600/.840,1.830/.880,2.120/.900,2.300

.920,2.520/.940,2.810/.950,2.990/.960,3.200

.970,3.500/.980,3.900/.990,4.600/.995,5.300

.998,6.200/.999,7/1,8

GENERATE 160,FN$EXPON ;ПЕРВЫЙ ТЕРМИНАЛ

ASSIGN IDEN,10

ASSIGN ETUP,1

ASSIGN CONT,4

ASSIGN SOL,20

ASSIGN KEY,33

TRANSFER ,EDIT

GENERATE 160,FN$EXPON ;ВТОРОЙ ТЕРМИНАЛ

ASSIGN IDEN,11

ASSIGN ETUP,1

ASSIGN CONT,4

ASSIGN SOL,21

ASSIGN KEY,44

TRANSFER ,EDIT

GENERATE 160,FN$EXPON ;ТРЕТИЙ ТЕРМИНАЛ

ASSIGN IDEN,12

ASSIGN ETUP,1

ASSIGN CONT,4

ASSIGN SOL,22

ASSIGN KEY,55

TRANSFER ,EDIT

GENERATE 160,FN$EXPON ;ЧЕТВЁРТЫЙ ТЕРМИНАЛ

ASSIGN IDEN,13

ASSIGN ETUP,1

ASSIGN CONT,4

ASSIGN KEY,66

ASSIGN SOL,23

EDIT GATE LR P$KEY ;РЕДАКТИРОВАНИЕ

LOGIC S P$KEY

GATE LS PROPUSK,DEV

SAVEVALUE P$IDEN+,1

GATE LR PROPUSK

TRANSFER ,DEV

OTHER GATE LR PROPUSK,PROST ;ТРАНСЛЯЦИЯ,РЕШЕНИЕ,ПЛАНИРОВАНИЕ

SAVEVALUE P$ETUP+,1

SAVEVALUE ZVENO,X*$ETUP

TEST E X$ZVENO,P$CONT,DEV

SAVEVALUE CUR_OPER,P$ETUP

ENTER NAK_PRO

PREEMPT EBM

FUNAVAIL EBM,CO,,,RE,PROSTOY,RE,PROSTOY

LOGIC S PROPUSK

ADVANCE 10

LOGIC R PROPUSK

FAVAIL EBM

RETURN EBM

TRANSFER ,PROV

PROSTOY TEST NE X$CUR_OPER,P$ETUP,PROSTOY1 ;БЛОКИРОВАНИЕ ТЕРМИНАЛОВ

LEAVE NAK_PRO

SAVEVALUE P$IDEN+,1

GATE LR PROPUSK

TRANSFER ,DEV

PROST GATE LR PROPUSK

TRANSFER ,OTHER

PROSTOY1 TEST E X$CUR_OPER,3,DEV1 ;ПОДСЧЁТ ЧИСЛА ОДНОВРЕМЕННЫХ ТРАНСЛЯЦИЙ

SAVEVALUE TRNTION+,1

TABULATE FREGUEN

TRANSFER ,DEV1

COMPLT SAVEVALUE P$SOL+,1

LOGIC R P$KEY

TERMINATE

DEV ENTER NAK_PRO ;ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЭВМ

DEV1 SEIZE EBM

ADVANCE 10

RELEASE EBM

PROV SAVEVALUE P$ETUP-,1

ASSIGN ETUP+,1

ASSIGN CONT-,1

LEAVE NAK_PRO

TEST NE P$ETUP,5,COMPLT

TRANSFER ,OTHER

GENERATE 1,,14400

SAVEVALUE PROST_1,V$PROST_1

SAVEVALUE PROST_2,V$PROST_2

SAVEVALUE PROST_3,V$PROST_3

SAVEVALUE PROST_4,V$PROST_4

SAVEVALUE TRNTION,V$TRNTION

TERMINATE 1

START 1

CLEAR

START 1

CLEAR

START 1

CLEAR

START 1

CLEAR

START 1

5. Описание листинга программы

EDIT - выполнение 1-ой задачи,редактирования, на терминалах.

Если первый ключ "KEY" выключен, то в терминале, которому принадлежит транзакт, производится редактирование.

В противном случае транзакты ждут, пока терминал закончит все задачи. Если второй ключ "PROPUSK" выключен, то ЭВМ свободна и транзакт поступает на процессор-метка "DEV",иначе терминал простаивает пока ключ не выключен.

После того как процессор завершит операцию редактирования транзакт переходит в метку "OTHER" - начинается трансляция. Если ЭВМ свободна и терминалов, выполняющих трансляцию, меньше 3-х, то терминал осуществляет трансляцию. В случае когда ЭВМ занята транзакт переходит в метку "PROST" и находится в ней пока ЭВМ не освободится(ключ "PROPUSK", а затем поступает в процессор. Если 3 терминала выполняют трансляцию, то происходит блокирование 4-го терминала в метке "PROSTOY". В блоках с меткой "PROSTOY1" в ячейке "TRNTION" фиксируется факт одновременной трансляции на 3-х терминалах. Дальше процесс развивается по тому же самому сценарию, но уже для оставшихся двух операций "ПЛАНИРОВАНИЕ" и "РЕШЕНИЕ".

IDEN- принадлежность транзакта к одному из 4-х терминалов

CONT- число оставшихся этапов задачи на терминале

SOL- номер ячейки, в которую сохраняется количество решённых задач на терминале

ETUP- выполняемый на терминале этап задачи на текущий момент времени

ZVENO- ячейка для записи числа задач, находящихся на этапе "ETUP"

CUR_OPER- ячейка для записи текущего этапа задачи при простоях терминалов

PROV- анализ состояния транзакта. Если им пройдены все 4 этапа, то он покидает систему через метку COMPLT.В противном случае транзакт отправляется на следующую стадию.

Интервал поступления задач от терминалов распределён по экспоненциальному закону, т.е в одном случае 160 с в другом - 120 и т.д. Поэтому количество задач, сгенерированных за один запуск программы может быть разным. Этот факт в свою очередь отразится на искомых параметрах при каждом запуске модели. Например, на первом запуске все задачи в силу случайности своего интервала поступления приходят через интерал времени больше 160с. Загрузка ЭВМ в этом случае будет меньше, чем при,скажем, втором запуске,когда большая часть задач поступает через интервал времени меньше 160 c. Т.е нельзя точно сказать сколько будет простоев на каждом терминале, какова будет загрузка процессора. Поэтому необходимо прогнать модель несколько раз(чем больше, тем лучше)(в моем случае-5 раз) и собрать статистику по работе моделируемой системы, а затем найти среднее арифметическое для каждого искомого параметра.

6. Результаты моделирования

В результате работы программы была определена загрузка процессора на распечатке она обоззначена так :

FACILITY ENTRIES UTIL.

EBM 1773 0.914

А также вероятности простоя терминалов и частота одновременного выполнения трансляции с трех терминалов,которые на распечатке выглядят так :

PROST_1 0 0.573

PROST_2 0 0.618

PROST_3 0 0.607

PROST_4 0 0.639

TRNTION 0 0.008

Табличные данные одновременной трансляции с трех терминолов имеют вид:

TABLE MEAN STD.DEV. RANGE RETRY FREQUENCY CUM.%

FREGUEN 7253.801 4047.568 0

_ - 800.000 6 2.96

800.000 - 1600.000 13 9.36

1600.000 - 2400.000 14 16.26

2400.000 - 3200.000 9 20.69

3200.000 - 4000.000 12 26.60

4000.000 - 4800.000 8 30.54

4800.000 - 5600.000 14 37.44

5600.000 - 6400.000 12 43.35

6400.000 - 7200.000 14 50.25

7200.000 - 8000.000 13 56.65

8000.000 - 8800.000 11 62.07

8800.000 - 9600.000 12 67.98

9600.000 - 10400.000 13 74.38

10400.000 - 11200.000 10 79.31

11200.000 - 12000.000 8 83.25

12000.000 - 12800.000 10 88.18

12800.000 - 13600.000 13 94.58

13600.000 - _ 11 100.00

Где RANGE(Область) время работы модели,разделенное на 18 диапозонов по 800 сек. каждый. FREQUENCY(частота),показывает сколько транзактов одновременной трансляции с трех терминалов попало в данный диапозон.

По этим данным построим Гистограмму№1.

Гистограмма №1.

Все результаты моделирования находятся в приложении,которые сведены в таблицу №1.

Таблица №1 Таблица. Результаты моделирования

№прогона

Средняя

величина

Загрузка

процессора

0,987

0,972

0,985

0,914

0,995

0,9706

Вероятность

Простоя терминалов

№1

0,573

0,727

0,654

0,386

0,660

0,6000

№2

0,618

0,736

0,640

0,518

0,640

0,6304

№3

0,607

0,764

0,734

0,500

0,622

0,6454

№4

0,639

0,768

0,709

0,391

0,664

0,6342

Частота

трансляции

с трех

терминалов

0,008

0,007

0,006

0,007

Заключение

В настоящее время машинное моделирование стало эффективным средством решения различных задач. В ходе выполнения курсовой работы были получены основные навыки решения задач по моделированию систем в среде языка имитационного моделирования дискретных систем GPSS/PC . В ходе работы научились ставить и проводить имитационные эксперименты с моделями процессов функционирования систем на современных ЭВМ для оценки вероятностно – временных характеристик систем. Проведя моделирование данного мне задания, были получены характеристики исследуемой системы. Коэффициент загрузки для ЭВМ – 97,06%,

Вероятность простоя терминолов-0,6,а частота одновременного выполнения трансляции с трех терминалов равна 0,007 транзакта в секунду или примерно один транзакт в две с половиной минуты.

Из полученных данных можно сделать заключение, что ЭВМ загружена полностью и для того ,чтобы терминалы не простаивали нужно увеличивать память.

Список литературы

1. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Практикум: Учеб. пособие для вузов по спец. «Автоматизир. системы обработки информ. и упр.». – М.: Высш. шк., 1999. – 224 с.: ил.

2. Сосновиков Г.К., Воробейчиков Л.А. «Основы моделирования на GPSS/PS», Московский технический университет связи и информатики, кафедра вычислительной математики и программирования, - Методические указания для слушателей ФПКП, - М, 1993.

3. Брусленко Н.П. «Моделирование сложных систем.»- М.:Наука, 1978.-400 с.

Приложение

GPSS World Simulation Report - Untitled Model 1.1.5

Tuesday, May 18, 2010 08:57:34

START TIME END TIME BLOCKS FACILITIES STORAGES

0.000 14400.000 78 1 1

LABEL LOC BLOCK TYPE ENTRY COUNT CURRENT COUNT RETRY

1 GENERATE 82 0 0

2 ASSIGN 82 0 0

3 ASSIGN 82 0 0

4 ASSIGN 82 0 0

5 ASSIGN 82 0 0

6 ASSIGN 82 0 0

7 TRANSFER 82 0 0

8 GENERATE 92 0 0

9 ASSIGN 92 0 0

10 ASSIGN 92 0 0

11 ASSIGN 92 0 0

12 ASSIGN 92 0 0

13 ASSIGN 92 0 0

14 TRANSFER 92 2 0

15 GENERATE 96 0 0

16 ASSIGN 96 0 0

17 ASSIGN 96 0 0

18 ASSIGN 96 0 0

19 ASSIGN 96 0 0

20 ASSIGN 96 0 0

21 TRANSFER 96 1 0

22 GENERATE 101 0 0

23 ASSIGN 101 0 0

24 ASSIGN 101 0 0

25 ASSIGN 101 0 0

26 ASSIGN 101 0 0

27 ASSIGN 101 7 0

EDIT 28 GATE 361 0 0

29 LOGIC 361 0 0

30 GATE 361 0 0

31 SAVEVALUE 21 0 0

32 GATE 21 0 0

33 TRANSFER 21 0 0

OTHER 34 GATE 1075 0 0

35 SAVEVALUE 1075 0 0

36 SAVEVALUE 1075 0 0

37 TEST 1075 0 0

38 SAVEVALUE 638 0 0

39 ENTER 638 0 0

40 PREEMPT 638 0 0

41 FUNAVAIL 638 0 0

42 LOGIC 638 0 0

43 ADVANCE 638 0 0

44 LOGIC 638 0 0

45 FAVAIL 638 0 0

46 RETURN 638 0 0

47 TRANSFER 638 0 0

PROSTOY 48 TEST 1247 0 0

49 LEAVE 902 0 0

50 SAVEVALUE 902 0 0

51 GATE 902 0 0

52 TRANSFER 902 0 0

PROST 53 GATE 0 0 0

54 TRANSFER 0 0 0

PROSTOY1 55 TEST 345 0 0

56 SAVEVALUE 203 0 0

57 TABULATE 203 0 0

58 TRANSFER 203 0 0

COMPLT 59 SAVEVALUE 357 0 0

60 LOGIC 357 0 0

61 TERMINATE 357 0 0

DEV 62 ENTER 1700 3 0

DEV1 63 SEIZE 1420 0 0

64 ADVANCE 795 1 0

65 RELEASE 794 0 0

PROV 66 SAVEVALUE 1432 0 0

67 ASSIGN 1432 0 0

68 ASSIGN 1432 0 0

69 LEAVE 1432 0 0

70 TEST 1432 0 0

71 TRANSFER 1075 0 0

72 GENERATE 1 0 0

73 SAVEVALUE 1 0 0

74 SAVEVALUE 1 0 0

75 SAVEVALUE 1 0 0

76 SAVEVALUE 1 0 0

77 SAVEVALUE 1 0 0

78 TERMINATE 1 0 0

FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

EBM 2058 0.995 6.959 1 354 0 0 0 3

STORAGE CAP. REM. MIN. MAX. ENTRIES AVL. AVE.C. UTIL. RETRY DELAY

NAK_PRO 4 0 0 4 2338 1 2.488 0.622 0 0

TABLE MEAN STD.DEV. RANGE RETRY FREQUENCY CUM.%

FREGUEN 7253.801 4047.568 0

_ - 800.000 6 2.96

800.000 - 1600.000 13 9.36

1600.000 - 2400.000 14 16.26

2400.000 - 3200.000 9 20.69

3200.000 - 4000.000 12 26.60

4000.000 - 4800.000 8 30.54

4800.000 - 5600.000 14 37.44

5600.000 - 6400.000 12 43.35

6400.000 - 7200.000 14 50.25

7200.000 - 8000.000 13 56.65

8000.000 - 8800.000 11 62.07

8800.000 - 9600.000 12 67.98

9600.000 - 10400.000 13 74.38

10400.000 - 11200.000 10 79.31

11200.000 - 12000.000 8 83.25

12000.000 - 12800.000 10 88.18

12800.000 - 13600.000 13 94.58

13600.000 - _ 11 100.00

SAVEVALUE RETRY VALUE

1 0 -360

2 0 2.000

3 0 1.000

4 0 0

10 0 214.000

11 0 228.000

12 0 234.000

13 0 247.000

20 0 81.000

21 0 89.000

22 0 94.000

23 0 93.000

PROST_1 0 0.660

PROST_2 0 0.640

PROST_3 0 0.622

PROST_4 0 0.664

TRNTION 0 0.007

ZVENO 0 2.000

CUR_OPER 0 4.000

GPSS World Simulation Report - Untitled Model 1.1.4

Tuesday, May 18, 2010 08:57:33

FACILITY ENTRIES UTIL. AVE. TIME AVAIL. OWNER PEND INTER RETRY DELAY

EBM 1773 0.914 7.422 1 0 0 0 0 0

Моделирование работы ЭВМ. 3 📙 Курсовая → 🆔 132486